Safety-Lösungen mit AS-Interface generationsübergreifend umsetzen
Mehr Sicherheit nach Maß
Vielseitigkeit im Portfolio bedeutet Flexibilität in der Applikation. Wenn sich zudem Technologiegenerationen, wie in diesem Fall ASi Safety at Work und ASi-5 Safety, passend ergänzen, sind das sehr gute Voraussetzungen, um Anwendern - auch aus Kosten- und Aufwandssicht - maßgeschneiderte Sicherheitslösungen für viele unterschiedliche Einsatzfälle und Anlagengrößen zu bieten.
Bild: Bihl+Wiedemann GmbHSpannungsversorgung und Kommunikation über ein Profilkabel, einfache und verpolungssichere Verdrahtung in Durchdringungstechnik, keine Stecker oder vorkonfektionierten Kabel, keine spezielle Verbindungstechnik, keine besonderen Switches - AS-Interface ermöglicht es als Verdrahtungstechnologie, sowohl Einzelkomponenten als auch Devices in großen Stückzahlen außergewöhnlich kostengünstig und effizient in Maschinen und Anlagen zu integrieren.
Bild: Bihl+Wiedemann GmbH
Bild: Bihl+Wiedemann GmbH
Maschinensicherheit wirtschaftlich effizient und technisch komfortabel umzusetzen ist eines der zentralen Themen, die Anwender heute bewegen. Mit ASi Safety at Work und dem neuen Standard ASi-5 Safety lässt sich das jetzt einfach, kostengünstig und maßgeschneidert realisieren, denn die beiden Safety-Generationen von AS-Interface ergänzen sich sehr gut. Überall dort, wo Anwendungen nicht sehr komplex sind und nur ein oder wenige zweikanalig sichere Signale übertragen werden müssen, bietet ASi Safety at Work eine passende Lösung. Wenn es aber darum geht, sichere und nicht-sichere Signale im Feld einzusammeln, sichere High-End-Sensoren anzubinden, komplexe Sicherheitsapplikationen zu lösen, eine Vielzahl sicherer Bits von unterschiedlichen Teilnehmern zu übertragen oder Diagnose- und Zusatzinformationen zu nutzen, dann ist ASi-5 Safety die passende Ergänzung zu ASi-3 Safety. Nicht nur, weil der Standard wesentlich höhere Übertragungsgeschwindigkeiten und größere Datenbreiten bietet, sondern auch, weil ASi-5 Safety eine effizientere Adressierung der Teilnehmer ermöglicht.
Bild: Bihl+Wiedemann GmbH
Bild: Bihl+Wiedemann GmbHFeine Granularität, hohe Skalierbarkeit
Die grundlegenden technologischen Eigenschaften von ASi Safety sind ein wesentlicher Aspekt bei der Absicherung von Maschinen und Anlagen. Bihl+Wiedemann verfügt als ASi-Komplettanbieter über ein Portfolio, dessen feine Granularität viele Freiheitsgrade eröffnet. Das zeigt sich etwa bei den Anschlussmodulen für sichere Eingänge im Feld, wo Module mit ein, zwei, vier oder acht sicheren Signalen zur Verfügung stehen. Dadurch kann konstruktionsseitig bedarfsgerecht und wirtschaftlich geplant werden. Für den Fall, dass es später Änderungen geben sollte, können diese ebenfalls zielgenau angepasst werden. Das kann in Summe die Kosten für nicht genutzte sichere Ein- oder Ausgänge deutlich reduzieren. Ein anderes Beispiel liefert der Safety Basis Monitor von Bihl+Wiedemann. Über die PC-Software Asimon360 konfigurierbar, kann er entweder spezielle Sicherheits-Relais für Standardapplikationen ersetzen (und so als autarke sichere Kleinsteuerung fungieren, die komplexere Logikverbindungen umsetzt) oder im Safe-Link-Verbund zusammen mit Safety Gateways in hochkomplexen Anlagen viele sichere Signale verarbeiten. Auch hier bietet das Sortiment von Bihl+Wiedemann passende Produkte für die jeweilige Anlagen- und Applikationsgröße.
Darüber hinaus ermöglicht Safe Link eine sichere Kopplung von sicheren ASi-Netzen aller Generationen untereinander. Die Systemarchitektur ist dabei auf I/O-Ebene vollkommen unabhängig von der späteren Feldbusanbindung - die Safety-Applikation wird quasi in der Maschine umgesetzt und dann als Lösung mit Hilfe des passenden sicheren Feldbus-Gateways in die jeweilige Maschinensteuerung integriert. Auf diese Weise kann Sicherheitstechnik steuerungsunabhängig realisiert werden.
Bild: Bihl+Wiedemann GmbHOffen für individuelle Anwendungsfälle
Im Rahmen einer sicheren Maschinenüberwachung ermöglichen es die Lösungen von Bihl+Wiedemann, individuelle Aufgabenstellungen mit Safety-Bezug umzusetzen. Eine davon ist die sichere Drehzahlüberwachung. Mit den Drehzahlwächtern des Unternehmens können sichere Motion-Control-Funktionen nach EN61800-5-2:2017 wie Drehzahl, Stillstand, Drehrichtung oder Geschwindigkeit bis SIL3/PLe in einer Applikation kombiniert und gleichzeitig gelöst werden. Darüber hinaus kann auch das Erkennen von Maschinendefekten wie Wellenbruch, Schieflage, Schlupf oder Überdrehzahl die Aufgabe einer sicherheitsgerichteten Drehzahlüberwachung sein. Ebenfalls weit verbreitet in der Lager- und Fördertechnik ist eine weitere Sicherheitsanwendung: die Muting-Funktion. Muting bezeichnet die kurzzeitige Überbrückung von einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung wie einer Lichtschranke oder einem Lichtvorhang, um zulässige Objekte oder Personen passieren zu lassen. Ein spezieller Baustein im ASi-Sicherheitsmonitor sorgt dafür, dass die Einstellungen dieses an sich komplexen Vorgangs auf wenige Eingabeschritte reduziert werden und so die Nutzung so komfortabel wie möglich umgesetzt werden kann.
Bild: Bihl+Wiedemann GmbHEffizienter adressieren und dokumentieren
ASi-5 Safety ist nicht nur wegen der deutlich besseren Übertragungseigenschaften und Diagnosemöglichkeiten sowie der zu erwartenden Anbindung von IO-Link Safety eine gute Ergänzung von ASi Safety at Work, sondern auch wegen der Möglichkeit, die Teilnehmer im Netzwerk effizienter zu adressieren. Während mit ASi-3 Safety maximal 31 sichere Ein- oder Ausgänge pro ASi-Kreis möglich sind, können bei ASi-5 Safety über eine einzige Teilnehmernummer (ASi Adresse) grundsätzlich bis zu 16 sichere Ein- und Ausgänge sowie weitere nicht-sichere Signale gleichzeitig ausgetauscht werden. Insgesamt erweitert ASi-5 Safety damit die Anzahl der pro Master anschließbaren sicheren und nicht-sicheren Signale deutlich und reduziert durch das im Vergleich zu ASi Safety at Work effizientere Adressieren der Teilnehmer den Aufwand und die Overhead-Kosten erheblich. Letztgenannte lassen sich auch dann reduzieren, wenn eine einkanalige Sicherheit nach SIL2/PLc in der Applikation ausreicht. In diesem Fall können zweikanalig sichere Eingänge jeweils auch separat verwendet werden.
Bihl+Wiedemann nutzt viele dieser technischen Neuerungen bereits bei seinen ersten I/O-Modulen für ASi-5 Safety, die über zwei sichere zweikanalige Eingänge und zwölf Standard-I/Os verfügen. Ein weiterer Vorteil von ASi-5 Safety: aus den neuen ASi-5/ASi-3-Safety-Gateways können sämtliche Daten aus der Projektierung - u. a. Safety- und Hardware-Konfiguration, Parametereinstellungen oder Anwenderkommentare - zu einem späteren Zeitpunkt wieder ausgelesen werden. Diese Daten stehen dann vor Ort im Feld immer als Abbild der konkreten Anlagensituation zur Verfügung und müssen bei Bedarf, etwa im Rahmen eines Servicefalls, nicht mehr aufwendig im IT-System gesucht werden.
Hohe Datensicherheit
Im industriellen Umfeld ist das Thema Datensicherheit wegen der großen Bedeutung für die Prozess- und Produktionsstabilität in Unternehmen von hoher Relevanz. ASi-5 Safety bietet hier - wie auch ASi-5 - aus zwei Gründen ein sehr hohes Maß an Datensicherheit. Zum einen erfolgt die Datenübertragung per orthogonalem Frequenzmultiplexverfahren (OFDM, Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Durch diese dynamische Frequenzzuweisung ist das Mitschneiden der ausgetauschten Nachrichten sehr aufwendig und nur möglich, wenn der gesamte Kontext des Verbindungsaufbaus zwischen ASi-Master und ASi-Teilnehmer bekannt ist. Das macht ASi-5 und ASi-5 Safety in der Praxis nahezu abhörsicher.
Zum anderen erfolgt durch das ASi-5/ASi-3-Safety-Gateway eine Entkopplung zwischen TCP/IP und ASi-5 sowie ASi-5 Safety, sprich der Feldbus- und der Feldebene. Die Tatsache, dass das Gateway die einzige Verbindung zu TCP/IP darstellt, macht es somit zur alleinigen Cyber-Security-relevanten Komponente, während an die Module und Teilnehmer im ASi-Kreis weit geringere Sicherheitsanforderungen gestellt werden müssen. Das vereinfacht die Gewährleistung einer dauerhaften Netzwerksicherheit deutlich.
Bedienfreundliche Software
Um ASi Safety at Work und ASi-5 Safety sowohl für kleine Projekte als auch für große Maschinen, für einfache Aufgabenstellungen wie für komplexere oder individuelle Anwendungsfälle gleichermaßen einfach nutzen zu können, hat Bihl+Wiedemann viel Wert auf eine benutzerfreundliche Software-Suite gelegt. Das primäre Ziel bei der Entwicklung der einfach bedienbaren Software Asimon360 war es, dem Anwender sowohl für ASi Safety at Work als auch ASi-5 Safety die gleiche User Experience und möglichst hohen Bedienkomfort bei der Planung, Parametrierung, Inbetriebnahme, Diagnose und Wartung der sicheren ASi-Netzwerkteilnehmer sowie der gesamten Anlage zu bieten. Hierfür verfügt die Software über einen integrierten Hardware-Katalog, der die Planung und Konfiguration von ASi-Netzwerken sowie die Parametrierung von ASi-Modulen am PC wesentlich erleichtert. Die erforderlichen sicheren ASi-3- und ASi-5-Module werden per Drag&Drop aus dem Katalog in einen virtuellen Schaltschrank gezogen. Während der Offline-Konfiguration nimmt die Software kontinuierlich Plausibilitätsprüfungen vor, etwa hinsichtlich der Teilnehmerzahl im ASi-Kreis, der voraussichtlichen Stromaufnahme oder der zu erwartenden Datenmengen. Der Inbetriebnahme-Assistent unterstützt dann - je nach Vorbereitung der Module - voll automatisch bei der Adressierung, Parametrierung und Inbetriebnahme aller Teilnehmer. Nach der Inbetriebnahme kann mit Hilfe der Online Businformation in Asimon360 das Verhalten der I/Os simuliert, diagnostiziert und überwacht werden. Alle Teilnehmer lassen sich einzeln auswählen und ansprechen sowie deren Parameter vom Anwender live ändern. Mögliche Fehler im ASi-Kreis werden direkt sichtbar und Hilfestellungen zur Problemlösung werden direkt angezeigt.
Lösungsraum wächst weiter
Geschwindigkeit, Datenbreite, Adressiereffizienz, und Diagnosemöglichkeiten - aber auch neue Gateways und Module von Bihl+Wiedemann - lassen den Lösungsraum in der Sicherheitstechnik mit ASi-5 Safety immer größer werden. Dazu beitragen wird mit Sicherheit auch die Entwicklung und Realisierung von komplexeren Modulen mit mehr sicheren I/Os, die schon jetzt auf der Agenda stehen.
Vielseitigkeit im Portfolio bedeutet Flexibilität in der Applikation. Wenn sich zudem Technologiegenerationen, wie in diesem Fall ASi Safety at Work und ASi-5 Safety, passend ergänzen, sind das sehr gute Voraussetzungen, um Anwendern - auch aus Kosten- und Aufwandssicht - maßgeschneiderte Sicherheitslösungen für viele unterschiedliche Einsatzfälle und Anlagengrößen zu bieten.
Bild: Bihl+Wiedemann GmbHSpannungsversorgung und Kommunikation über ein Profilkabel, einfache und verpolungssichere Verdrahtung in Durchdringungstechnik, keine Stecker oder vorkonfektionierten Kabel, keine spezielle Verbindungstechnik, keine besonderen Switches - AS-Interface ermöglicht es als Verdrahtungstechnologie, sowohl Einzelkomponenten als auch Devices in großen Stückzahlen außergewöhnlich kostengünstig und effizient in Maschinen und Anlagen zu integrieren.Bild: Bihl+Wiedemann GmbHBild: Bihl+Wiedemann GmbH
Maschinensicherheit wirtschaftlich effizient und technisch komfortabel umzusetzen ist eines der zentralen Themen, die Anwender heute bewegen. Mit ASi Safety at Work und dem neuen Standard ASi-5 Safety lässt sich das jetzt einfach, kostengünstig und maßgeschneidert realisieren, denn die beiden Safety-Generationen von AS-Interface ergänzen sich sehr gut. Überall dort, wo Anwendungen nicht sehr komplex sind und nur ein oder wenige zweikanalig sichere Signale übertragen werden müssen, bietet ASi Safety at Work eine passende Lösung. Wenn es aber darum geht, sichere und nicht-sichere Signale im Feld einzusammeln, sichere High-End-Sensoren anzubinden, komplexe Sicherheitsapplikationen zu lösen, eine Vielzahl sicherer Bits von unterschiedlichen Teilnehmern zu übertragen oder Diagnose- und Zusatzinformationen zu nutzen, dann ist ASi-5 Safety die passende Ergänzung zu ASi-3 Safety. Nicht nur, weil der Standard wesentlich höhere Übertragungsgeschwindigkeiten und größere Datenbreiten bietet, sondern auch, weil ASi-5 Safety eine effizientere Adressierung der Teilnehmer ermöglicht.
Bild: Bihl+Wiedemann GmbHBild: Bihl+Wiedemann GmbHFeine Granularität, hohe Skalierbarkeit
Die grundlegenden technologischen Eigenschaften von ASi Safety sind ein wesentlicher Aspekt bei der Absicherung von Maschinen und Anlagen. Bihl+Wiedemann verfügt als ASi-Komplettanbieter über ein Portfolio, dessen feine Granularität viele Freiheitsgrade eröffnet. Das zeigt sich etwa bei den Anschlussmodulen für sichere Eingänge im Feld, wo Module mit ein, zwei, vier oder acht sicheren Signalen zur Verfügung stehen. Dadurch kann konstruktionsseitig bedarfsgerecht und wirtschaftlich geplant werden. Für den Fall, dass es später Änderungen geben sollte, können diese ebenfalls zielgenau angepasst werden. Das kann in Summe die Kosten für nicht genutzte sichere Ein- oder Ausgänge deutlich reduzieren. Ein anderes Beispiel liefert der Safety Basis Monitor von Bihl+Wiedemann. Über die PC-Software Asimon360 konfigurierbar, kann er entweder spezielle Sicherheits-Relais für Standardapplikationen ersetzen (und so als autarke sichere Kleinsteuerung fungieren, die komplexere Logikverbindungen umsetzt) oder im Safe-Link-Verbund zusammen mit Safety Gateways in hochkomplexen Anlagen viele sichere Signale verarbeiten. Auch hier bietet das Sortiment von Bihl+Wiedemann passende Produkte für die jeweilige Anlagen- und Applikationsgröße.
Darüber hinaus ermöglicht Safe Link eine sichere Kopplung von sicheren ASi-Netzen aller Generationen untereinander. Die Systemarchitektur ist dabei auf I/O-Ebene vollkommen unabhängig von der späteren Feldbusanbindung - die Safety-Applikation wird quasi in der Maschine umgesetzt und dann als Lösung mit Hilfe des passenden sicheren Feldbus-Gateways in die jeweilige Maschinensteuerung integriert. Auf diese Weise kann Sicherheitstechnik steuerungsunabhängig realisiert werden.
Bild: Bihl+Wiedemann GmbHOffen für individuelle Anwendungsfälle
Im Rahmen einer sicheren Maschinenüberwachung ermöglichen es die Lösungen von Bihl+Wiedemann, individuelle Aufgabenstellungen mit Safety-Bezug umzusetzen. Eine davon ist die sichere Drehzahlüberwachung. Mit den Drehzahlwächtern des Unternehmens können sichere Motion-Control-Funktionen nach EN61800-5-2:2017 wie Drehzahl, Stillstand, Drehrichtung oder Geschwindigkeit bis SIL3/PLe in einer Applikation kombiniert und gleichzeitig gelöst werden. Darüber hinaus kann auch das Erkennen von Maschinendefekten wie Wellenbruch, Schieflage, Schlupf oder Überdrehzahl die Aufgabe einer sicherheitsgerichteten Drehzahlüberwachung sein. Ebenfalls weit verbreitet in der Lager- und Fördertechnik ist eine weitere Sicherheitsanwendung: die Muting-Funktion. Muting bezeichnet die kurzzeitige Überbrückung von einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung wie einer Lichtschranke oder einem Lichtvorhang, um zulässige Objekte oder Personen passieren zu lassen. Ein spezieller Baustein im ASi-Sicherheitsmonitor sorgt dafür, dass die Einstellungen dieses an sich komplexen Vorgangs auf wenige Eingabeschritte reduziert werden und so die Nutzung so komfortabel wie möglich umgesetzt werden kann.
Bild: Bihl+Wiedemann GmbHEffizienter adressieren und dokumentieren
ASi-5 Safety ist nicht nur wegen der deutlich besseren Übertragungseigenschaften und Diagnosemöglichkeiten sowie der zu erwartenden Anbindung von IO-Link Safety eine gute Ergänzung von ASi Safety at Work, sondern auch wegen der Möglichkeit, die Teilnehmer im Netzwerk effizienter zu adressieren. Während mit ASi-3 Safety maximal 31 sichere Ein- oder Ausgänge pro ASi-Kreis möglich sind, können bei ASi-5 Safety über eine einzige Teilnehmernummer (ASi Adresse) grundsätzlich bis zu 16 sichere Ein- und Ausgänge sowie weitere nicht-sichere Signale gleichzeitig ausgetauscht werden. Insgesamt erweitert ASi-5 Safety damit die Anzahl der pro Master anschließbaren sicheren und nicht-sicheren Signale deutlich und reduziert durch das im Vergleich zu ASi Safety at Work effizientere Adressieren der Teilnehmer den Aufwand und die Overhead-Kosten erheblich. Letztgenannte lassen sich auch dann reduzieren, wenn eine einkanalige Sicherheit nach SIL2/PLc in der Applikation ausreicht. In diesem Fall können zweikanalig sichere Eingänge jeweils auch separat verwendet werden.
Bihl+Wiedemann nutzt viele dieser technischen Neuerungen bereits bei seinen ersten I/O-Modulen für ASi-5 Safety, die über zwei sichere zweikanalige Eingänge und zwölf Standard-I/Os verfügen. Ein weiterer Vorteil von ASi-5 Safety: aus den neuen ASi-5/ASi-3-Safety-Gateways können sämtliche Daten aus der Projektierung - u. a. Safety- und Hardware-Konfiguration, Parametereinstellungen oder Anwenderkommentare - zu einem späteren Zeitpunkt wieder ausgelesen werden. Diese Daten stehen dann vor Ort im Feld immer als Abbild der konkreten Anlagensituation zur Verfügung und müssen bei Bedarf, etwa im Rahmen eines Servicefalls, nicht mehr aufwendig im IT-System gesucht werden.
Hohe Datensicherheit
Im industriellen Umfeld ist das Thema Datensicherheit wegen der großen Bedeutung für die Prozess- und Produktionsstabilität in Unternehmen von hoher Relevanz. ASi-5 Safety bietet hier - wie auch ASi-5 - aus zwei Gründen ein sehr hohes Maß an Datensicherheit. Zum einen erfolgt die Datenübertragung per orthogonalem Frequenzmultiplexverfahren (OFDM, Orthogonal Frequency-Division Multiplexing). Durch diese dynamische Frequenzzuweisung ist das Mitschneiden der ausgetauschten Nachrichten sehr aufwendig und nur möglich, wenn der gesamte Kontext des Verbindungsaufbaus zwischen ASi-Master und ASi-Teilnehmer bekannt ist. Das macht ASi-5 und ASi-5 Safety in der Praxis nahezu abhörsicher.
Zum anderen erfolgt durch das ASi-5/ASi-3-Safety-Gateway eine Entkopplung zwischen TCP/IP und ASi-5 sowie ASi-5 Safety, sprich der Feldbus- und der Feldebene. Die Tatsache, dass das Gateway die einzige Verbindung zu TCP/IP darstellt, macht es somit zur alleinigen Cyber-Security-relevanten Komponente, während an die Module und Teilnehmer im ASi-Kreis weit geringere Sicherheitsanforderungen gestellt werden müssen. Das vereinfacht die Gewährleistung einer dauerhaften Netzwerksicherheit deutlich.
Bedienfreundliche Software
Um ASi Safety at Work und ASi-5 Safety sowohl für kleine Projekte als auch für große Maschinen, für einfache Aufgabenstellungen wie für komplexere oder individuelle Anwendungsfälle gleichermaßen einfach nutzen zu können, hat Bihl+Wiedemann viel Wert auf eine benutzerfreundliche Software-Suite gelegt. Das primäre Ziel bei der Entwicklung der einfach bedienbaren Software Asimon360 war es, dem Anwender sowohl für ASi Safety at Work als auch ASi-5 Safety die gleiche User Experience und möglichst hohen Bedienkomfort bei der Planung, Parametrierung, Inbetriebnahme, Diagnose und Wartung der sicheren ASi-Netzwerkteilnehmer sowie der gesamten Anlage zu bieten. Hierfür verfügt die Software über einen integrierten Hardware-Katalog, der die Planung und Konfiguration von ASi-Netzwerken sowie die Parametrierung von ASi-Modulen am PC wesentlich erleichtert. Die erforderlichen sicheren ASi-3- und ASi-5-Module werden per Drag&Drop aus dem Katalog in einen virtuellen Schaltschrank gezogen. Während der Offline-Konfiguration nimmt die Software kontinuierlich Plausibilitätsprüfungen vor, etwa hinsichtlich der Teilnehmerzahl im ASi-Kreis, der voraussichtlichen Stromaufnahme oder der zu erwartenden Datenmengen. Der Inbetriebnahme-Assistent unterstützt dann - je nach Vorbereitung der Module - voll automatisch bei der Adressierung, Parametrierung und Inbetriebnahme aller Teilnehmer. Nach der Inbetriebnahme kann mit Hilfe der Online Businformation in Asimon360 das Verhalten der I/Os simuliert, diagnostiziert und überwacht werden. Alle Teilnehmer lassen sich einzeln auswählen und ansprechen sowie deren Parameter vom Anwender live ändern. Mögliche Fehler im ASi-Kreis werden direkt sichtbar und Hilfestellungen zur Problemlösung werden direkt angezeigt.
Lösungsraum wächst weiter
Geschwindigkeit, Datenbreite, Adressiereffizienz, und Diagnosemöglichkeiten - aber auch neue Gateways und Module von Bihl+Wiedemann - lassen den Lösungsraum in der Sicherheitstechnik mit ASi-5 Safety immer größer werden. Dazu beitragen wird mit Sicherheit auch die Entwicklung und Realisierung von komplexeren Modulen mit mehr sicheren I/Os, die schon jetzt auf der Agenda stehen.
Bihl+Wiedemann GmbH
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 1 (Januar Februar) 2023 - 09.02.23.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
